CN106915230A - 一种纯电动汽车的电动附件集成结构及其控制方法 - Google Patents

一种纯电动汽车的电动附件集成结构及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种纯电动汽车的电动附件集成结构及其控制方法，电动附件集成结构包括整车控制器，所述的整车控制器分别经过气压传感器和电池管理系统连接贮气筒和动力电池；贮气筒和动力电池同时连接电气附件总成，电气附件总成包括连接有电机逆变器的双输出轴电机，双输出轴电机的两个输出轴上分别联接有空压泵和转向泵，动力电池与电机逆变器连接，贮气筒与空压泵连接；空压泵与双输出轴电机的输出轴之间设有电磁离合器，整车控制器连接电磁离合器并根据气压传感器的采集信号控制空压泵结合或分离。整车控制器通过对驱动电机采用合理的控制方法，增加了双输出轴电机的实际负载，提高电机的利用效率，实现了节能的目的，从而也有效提高了电动汽车的续驶里程。

Description

一种纯电动汽车的电动附件集成结构及其控制方法
技术领域
本发明涉及汽车制造领域，具体涉及一种纯电动汽车的电动附件集成结构及其控制方法。
背景技术
在传统商用车领域中，发动机通过相关运动副分别驱动空压泵及转向泵，纯电动商用车利用电动机代替发动机作为动力源后，需分别利用独立的驱动电机及其逆变器来驱动空压泵和转向泵，从而保证转向系统和制动系统的稳定工作。但是，采用两套独立的电机驱动系统来驱动空压泵和转向泵存在成本高、质量重、体积大等问题，对布置空间的要求比较苛刻。
另外，在整车开发过程中如考虑特殊工况对驱动电机的需求，每个独立电机的负荷选型会比较大，而在实际使用过程中电机的平均负载较小，因此会存在电机利用效率低、能耗高等问题，从而会降低纯电动商用车的续驶里程。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种纯电动汽车的电动附件集成结构及其控制方法，使得空压泵和转向泵能够共用同一套驱动系统，提高了电机的利用率，降低了加工及使用成本，减小了装置整体的重量与体积，能够增加电动汽车的续航里程。
为了实现上述目的，本发明纯电动汽车的电动附件集成结构，包括整车控制器，所述的整车控制器分别经过气压传感器和电池管理系统连接贮气筒和动力电池；贮气筒和动力电池同时连接电气附件总成，电气附件总成包括连接有电机逆变器的双输出轴电机，双输出轴电机的两个输出轴上分别联接有空压泵和转向泵，动力电池与电机逆变器连接，贮气筒与空压泵连接；空压泵与双输出轴电机的输出轴之间设有电磁离合器，整车控制器连接电磁离合器并根据气压传感器的采集信号控制空压泵结合或分离。
所述的空压泵和转向泵分别通过弹性联轴器与双输出轴电机的两个输出轴联接。
所述的空压泵通过第一弹性联轴器及电磁离合器与双输出轴电机的第一输出轴通过花键联接；所述的转向泵通过第二弹性联轴器与双输出轴电机的第二输出轴通过花键联接。
贮气筒与空压泵之间通过气路连接，贮气筒与气压传感器之间机械连接。
整车控制器与电磁离合器之间、电池管理系统与动力电池之间通过低压线束连接，电机逆变器与动力电池之间、电机逆变器与双输出轴电机之间通过高压线束连接；气压传感器与整车控制器之间通过LIN网络连接，整车控制器与电池管理系统之间通过CAN总线连接。
本发明纯电动汽车电动附件集成结构的控制方法，包括以下步骤：
1)整车控制器接收来自气压传感器的采集信号，当贮气筒中的气压值低于设定值时，整车控制器与电池管理系统进行通信，动力电池接收电池管理系统的控制信号，并为双输出轴电机提供驱动功率，双输出轴电机处于高转速档；同时，整车控制器控制电磁离合器结合，使空压泵处于工作状态，并为贮气筒充气，双输出轴电机同时驱动转向泵和空压泵；
2)当贮气筒的气压值达到或大于设定值时，气压传感器将采集信号传递给整车控制器，整车控制器控制电磁离合器分离，空压泵处于随动状态，此时双输出轴电机单独驱动转向泵；电机逆变器中的电流传感器通过电流大小判断转向系统的功率需求：如果电机逆变器中电流传感器的值小于设定值，双输出轴电机处于低转速工作状态；如果电机逆变器中电流传感器的值大于设定值，双输出轴电机只驱动转向泵，但此时双输出轴电机仍处于高转速工作状态。
与现有技术相比，本发明集成结构具有如下的有益效果：通过双输出轴电机同时带动空压泵和转向泵，以此能够同时满足电动汽车制动及转向的需求。共用同一套驱动系统，能够节省一套驱动附件用的驱动电机及其逆变器，降低了加工及使用成本，减小了装置整体的重量与体积。整车控制器通过对驱动电机采用合理的控制方法，增加了双输出轴电机的实际负载，提高了电机的利用效率，实现了节能的目的，从而也有效提高了电动汽车的续驶里程。
与现有技术相比，本发明控制方法具有如下的有益效果：整车控制器通过控制电磁离合器能够控制空压泵与双输出轴电机之间结合或分离，当贮气筒中的气压值低于设定值时，双输出轴电机同时驱动转向泵和空压泵，使空压泵处于工作状态，为贮气筒充气，当贮气筒的气压值达到或大于设定值时，电磁离合器分离，使空压泵处于随动状态，双输出轴电机单独驱动转向泵，并且电机逆变器中的电流传感器通过电流大小判断转向系统的功率需求，如果电机逆变器中电流传感器的值小于设定值，说明转向系统功率需求较小，双输出轴电机处于低转速工作状态，如果电机逆变器中电流传感器的值大于设定值，说明转向系统功率需求较大，虽然双输出轴电机只驱动转向泵，但此时双输出轴电机将仍处于高转速工作状态。本发明控制方法合理优化了双输出轴电机的利用率，实现了节能的目的，提高了续驶里程。
附图说明
图1本发明整体结构的控制原理图；
图2本发明电气附件总成的结构示意图；
图中：1.贮气筒；2.气压传感器；3.整车控制器；4.电池管理系统；5.动力电池；6.电气附件总成；7.空压泵；8.第一弹性联轴器；9.电磁离合器；10.电机逆变器；11.高压线束；12.电机接线盒；13.第二弹性联轴器；14.转向泵；15.第二输出轴；16.双输出轴电机；17.第一输出轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
参见图1，2，本发明纯电动汽车的电动附件集成结构包括贮气筒1、气压传感器2、整车控制器3、电池管理系统4、动力电池5以及电气附件总成6。
电气附件总成6中的空压泵7与贮气筒1采用气路连接，贮气筒1与气压传感器2采用机械连接，气压传感器2实时监测贮气筒1的气压，贮气筒1的气压信号以LIN信号的形式传输给整车控制器3，整车控制器3通过低压电信号控制电气附件总成6中的电磁离合器9，另外，整车控制器3通过CAN信号与电池管理系统4通信，电池管理系统4通过低压电信号控制电气附件总成6中的逆变器10，从而实现驱动电机工作的目的。
本发明的电气附件总成6包括空压泵7、与空压泵7联接的第一弹性联轴器8、电磁离合器9、电机逆变器10、高压线束11、与转向泵14联接的第二弹性联轴器13、转向泵14、双输出轴电机16。其中，双输出轴电机16的主要接口部件包括电机接线盒12、第一输出轴17、第二输出轴15。双输出轴电机16的第一输出轴17与电磁离合器9通过花键轴联接，电磁离合器9通过第一弹性联轴器8与空压泵7联接；双输出轴电机16的第二输出轴15通过第二弹性联轴器13与转向泵14联接；双输出轴电机16的电机接线盒12通过高压线束11与电机逆变器10联接。本发明纯电动汽车电动附件集成结构将原纯电动商用车上需通过两套单输出轴电机驱动的独立系统集成为采用一个双输出轴电机16来实现集成驱动的系统，构成电气附件总成6。在双输出轴电机16的第一输出轴17上增加了电磁离合器9，并通过对贮气筒1中气压值的实时测量控制电磁离合器9的结合与分离，空压泵7通过第一弹性联轴器8与电磁离合器9的输出端联接，当电磁离合器9结合时，空压泵7给贮气筒1进行充气，电池离合器9分离时，空压泵7处于随动状态，空压泵7不给贮气筒1充气；双输出轴电机16的第二输出轴15通过第二弹性联轴器13与转向泵14联接，转向泵14处于常工作状态；双输出轴电机16的电机接线盒12通过高压线束11与电机逆变器10联接，动力电池5通过电机逆变器10给双输出轴电机16提供动力，实现集成控制。本发明在电气附件总成6的集成控制过程中，整车控制器3具有最高决策权，整车控制器3同时接受来自气压传感器2的LIN信号与来自电池管理系统4的CAN信号，来实现对空压泵7与转向泵14的协调控制。
具体的控制方法为：
1)整车控制器3接收来自气压传感器2的信号，当贮气筒1中的气压值低于某一设定值时，整车控制器3通过CAN信号与电池管理系统4进行通信，动力电池5接收电池管理系统4的电气信号，并给双输出轴电机16提供较大的功率，双输出轴电机16将处于高转速档；同时，整车控制器3将通过低压电路控制电磁离合器9结合，空压泵7将处于工作状态，并给贮气筒1充气；此时，双输出轴电机16同时驱动转向泵14和空压泵7；
2)当贮气筒1的气压值达到或大于某一设定值时，气压传感器2将信号传递给整车控制器3，整车控制器3将通过低压电信号控制电磁离合器9分离，空压泵7将处于随动状态，此时双输出轴电机16单独驱动转向泵14；同时，电机逆变器10中的电流传感器会通过电流大小来判断转向系统的功率需求，如果转向系统功率需求较小，即电机逆变器10中电流传感器的值小于某一设定值时，双输出轴电机16处于低转速工作状态；反之，如果此时转向系统功率需求较大，即电机逆变器10中电流值大于传感器某一设定值时，虽然双输出轴电机16只驱动转向泵14，但此时双输出轴电机16将仍处于高转速工作状态。

Claims (6)

1.一种纯电动汽车的电动附件集成结构，其特征在于：包括整车控制器(3)，所述的整车控制器(3)分别经过气压传感器(2)和电池管理系统(4)连接贮气筒(1)和动力电池(5)；贮气筒(1)和动力电池(5)同时连接电气附件总成(6)，电气附件总成(6)包括连接有电机逆变器(10)的双输出轴电机(16)，双输出轴电机(16)的两个输出轴上分别联接有空压泵(7)和转向泵(14)，动力电池(5)与电机逆变器(10)连接，贮气筒(1)与空压泵(7)连接；空压泵(7)与双输出轴电机(16)的输出轴之间设有电磁离合器(9)，整车控制器(3)连接电磁离合器(9)并根据气压传感器(2)的采集信号控制空压泵(7)结合或分离。
2.根据权利要求1所述纯电动汽车的电动附件集成结构，其特征在于：所述的空压泵(7)和转向泵(14)分别通过弹性联轴器与双输出轴电机(16)的两个输出轴联接。
3.根据权利要求2所述纯电动汽车的电动附件集成结构，其特征在于：所述的空压泵(7)通过第一弹性联轴器(8)及电磁离合器(9)与双输出轴电机(16)的第一输出轴(17)通过花键联接；所述的转向泵(14)通过第二弹性联轴器(13)与双输出轴电机(16)的第二输出轴(15)通过花键联接。
4.根据权利要求1所述纯电动汽车的电动附件集成结构，其特征在于：贮气筒(1)与空压泵(7)之间通过气路连接，贮气筒(1)与气压传感器(2)之间机械连接。
5.根据权利要求1所述纯电动汽车的电动附件集成结构，其特征在于：整车控制器(3)与电磁离合器(9)之间以及电池管理系统(4)与动力电池(5)之间均通过低压线束连接，电机逆变器(10)与动力电池(5)之间以及电机逆变器(10)与双输出轴电机(16)之间均通过高压线束连接；气压传感器(2)与整车控制器(3)之间通过LIN网络连接，整车控制器(3)与电池管理系统(4)之间通过CAN总线连接。
6.一种使用如权利要求1所述纯电动汽车的电动附件集成结构的控制方法，其特征在于：
1)整车控制器(3)接收来自气压传感器(2)的采集信号，当贮气筒(1)中的气压值低于设定值时，整车控制器(3)与电池管理系统(4)进行通信，动力电池(5)接收电池管理系统(4)的控制信号，并为双输出轴电机(16)提供驱动功率，双输出轴电机(16)处于高转速档；同时，整车控制器(3)控制电磁离合器(9)结合，使空压泵(7)处于工作状态，并为贮气筒(1)充气，双输出轴电机(16)同时驱动转向泵(14)和空压泵(7)；
2)当贮气筒(1)的气压值达到或大于设定值时，气压传感器(2)将采集信号传递给整车控制器(3)，整车控制器(3)控制电磁离合器(9)分离，空压泵(7)处于随动状态，此时双输出轴电机(16)单独驱动转向泵(14)；电机逆变器(10)中的电流传感器通过电流大小判断转向系统的功率需求：如果电机逆变器(10)中电流传感器的值小于设定值，双输出轴电机(16)处于低转速工作状态；如果电机逆变器(10)中电流传感器的值大于设定值，双输出轴电机(16)只驱动转向泵(14)，但此时双输出轴电机(16)仍处于高转速工作状态。
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